芝麻餅殘油量對(duì)其蛋白質(zhì)降解的影響

程　益，田　云，楊文蛟，李　童，周海燕，吳永堯

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

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芝麻餅殘油量對(duì)其蛋白質(zhì)降解的影響

程益，田云，楊文蛟，李童，周海燕，吳永堯

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

用實(shí)驗(yàn)室前期篩選得到的一株能降解芝麻餅粗蛋白的菌株LQ對(duì)不同殘油量的芝麻餅進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，分析了芝麻餅殘油量對(duì)其粗蛋白降解的影響。結(jié)果表明：菌株LQ對(duì)殘油量最低的芝麻餅5的降解效果最好，其蛋白酶活約為567.93 U·mL-1，蛋白質(zhì)降解率約為51.89%，氨基酸轉(zhuǎn)化率為13.27%，有機(jī)酸轉(zhuǎn)化率為0.11%。隨著芝麻餅中殘油量的降低，粗蛋白含量提高，同時(shí)蛋白酶的活性也相應(yīng)提高，粗蛋白的降解效果更好。

芝麻餅；殘油量；粗蛋白降解

芝麻香油深受人們的喜愛(ài)，隨著生活水平的提高，人們更加注重油脂來(lái)源的綠色、健康、環(huán)保。浸出法提取芝麻油工藝較成熟，出油率高，便于大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，但存在步驟繁多、設(shè)備復(fù)雜、生產(chǎn)安全性低和環(huán)境污染等缺點(diǎn)[1]。所以人們更傾向于選擇傳統(tǒng)的壓濾法。壓濾法制油是利用液體靜壓力傳遞原理，通過(guò)液體傳遞施加給油料壓力，在靜壓條件下使油料受到擠壓，把油從油料中壓榨出來(lái)[2]。壓濾法取油后的副產(chǎn)物是芝麻餅[3]。壓濾法的工藝特點(diǎn)是油品的風(fēng)味濃郁，沒(méi)有煙熏味，口感較好，但是芝麻餅的殘油量較高(8%左右)，自動(dòng)化程度低。芝麻餅富含蛋白質(zhì),其蛋白質(zhì)平均含量約35%，同時(shí)還含有大量的必需氨基酸，如精氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和蛋氨酸等，我國(guó)芝麻油生產(chǎn)后的副產(chǎn)物的年產(chǎn)量高達(dá)42萬(wàn)t以上[4]。目前，對(duì)油料蛋白的利用研究主要集中在豆粕、油菜籽粕[5]、棉籽粕、芝麻粕[6]等粕類物質(zhì)，而對(duì)芝麻餅蛋白質(zhì)、脂類物質(zhì)降解的研究較少。

作者用實(shí)驗(yàn)室前期篩選得到的高效蛋白質(zhì)降解菌LQ對(duì)不同殘油量的芝麻餅進(jìn)行發(fā)酵，研究芝麻餅殘油量對(duì)其蛋白質(zhì)降解的影響，為不同品種和不同生產(chǎn)工藝的芝麻餅中的粗蛋白和粗脂肪的充分利用提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1材料、培養(yǎng)基與試劑

從榨油廠選取不同壓榨程度的5種芝麻餅。

菌種：實(shí)驗(yàn)室前期篩選的能高效降解芝麻蛋白質(zhì)的芽孢桿菌LQ。

試管斜面培養(yǎng)基：牛肉膏0.5%，蛋白胨1%，NaCl0.2%，瓊脂1.7%，酵母膏0.2%，pH值7.0。

搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基[7]：可溶性淀粉1%，芝麻餅10%，磷酸二氫鉀0.1%，氯化鈣0.1%，氯化鎂0.05%。

茚三酮試劑； 4mol·L-1醋酸緩沖液；0.1%Vc； 混合指示劑(0.1g甲基紅和0.5g溴甲酚綠指示劑溶于100mL95%乙醇，調(diào)節(jié)pH=4.5)； 2%硼酸溶液； 0.01mol·L-1氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液； 1%酚酞溶液；60%濃硫酸溶液； 60%高氯酸溶液；40%氫氧化鈉溶液；0.01mol·L-1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2發(fā)酵方法

在試管斜面培養(yǎng)基中活化菌種。將芝麻餅粉碎，過(guò)40目篩，稱取10g于100mL發(fā)酵培養(yǎng)基中，接種量5%，在37 ℃、200r·min-1、pH值自然條件下發(fā)酵48h[7]，分別測(cè)定發(fā)酵液中粗蛋白質(zhì)、游離氨基酸、有機(jī)酸含量和中性蛋白酶酶活。

1.3測(cè)試方法

芝麻餅中粗蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用凱氏定氮法[8]。

芝麻餅中粗脂肪含量的測(cè)定采用索氏抽提法[9]。

發(fā)酵液中中性蛋白酶酶活的測(cè)定采用福林酚法[10]。

發(fā)酵液中游離氨基酸含量的測(cè)定采用茚三酮法[11]。

發(fā)酵液中有機(jī)酸含量的測(cè)定：發(fā)酵液于4 000 r·min-1下離心15 min，取上清液稀釋25倍，過(guò)濾，取濾液50 mL，用0.01 mol·L-1的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，計(jì)算有機(jī)酸含量。

菌株生物量的測(cè)定：菌株生物量采用平板菌落計(jì)數(shù)法測(cè)定[12]。將發(fā)酵液稀釋后涂布平板培養(yǎng)基，置于35 ℃下培養(yǎng)1 d，計(jì)數(shù)菌落數(shù)(以每平皿30～300個(gè)為宜)。

2　結(jié)果與討論

2.1芝麻餅中粗蛋白和粗脂肪的含量(表1)

由表1可知，5種芝麻餅的粗蛋白含量在33.42%～36.07%之間，平均粗蛋白含量35%左右，粗脂肪含量在7.76%～10.43%之間，平均粗脂肪含量8.71%。

表1　芝麻餅中粗蛋白和粗脂肪的含量/%Tab.1　Contents of crude protein and crude fat of sesame crackers/%

芝麻餅中粗蛋白含量越高，其粗脂肪含量越低。

2.2芝麻餅發(fā)酵液中中性蛋白酶酶活(圖1)

圖1　芝麻餅發(fā)酵液中的中性蛋白酶酶活比較

由圖1可知，以5種芝麻餅為底物時(shí)發(fā)酵所產(chǎn)中性蛋白酶酶活在184.26～567.93 U·mL-1之間。芝麻餅5所產(chǎn)中性蛋白酶酶活最高，明顯高于芝麻餅1，表明相同條件下，芝麻餅中殘油量越低，菌株LQ所產(chǎn)中性蛋白酶酶活越高。

2.3芝麻餅發(fā)酵液中菌株生物量(圖2)

圖2　芝麻餅發(fā)酵液中菌株生物量

由圖2可知，芝麻餅中殘油量越低，發(fā)酵后所產(chǎn)生物量越高；芝麻餅5發(fā)酵48 h后，所產(chǎn)生物量最高，約為(172±12.436)×107個(gè)·mL-1。這是因?yàn)?，芝麻餅中殘油量增加，則其粗蛋白含量相對(duì)減少，菌株生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)減少，因而所產(chǎn)生物量、中性蛋白酶酶活降低。

2.4芝麻餅降解前后的粗蛋白含量和降解率(圖3)

圖3　芝麻餅降解前后的粗蛋白含量(a)和降解率(b)

由圖3a可知，5種芝麻餅降解前后粗蛋白含量有明顯差異，降解后芝麻餅中粗蛋白的含量明顯降低，說(shuō)明芝麻餅中粗蛋白能被高效降解。

由圖3b可知，粗蛋白降解率從芝麻餅1到芝麻餅5逐漸升高，芝麻餅5降解率最高，達(dá)51.89%。表明，芝麻餅中的殘油量越低，粗蛋白含量越高，發(fā)酵所產(chǎn)生物量越高，中性蛋白酶酶活也越高，粗蛋白的降解率也越高。

2.5芝麻餅降解前后的游離氨基酸含量和轉(zhuǎn)化率(圖4)

圖4　芝麻餅降解前后游離氨基酸含量(a)和轉(zhuǎn)化率(b)

由圖4a可知，5種芝麻餅的游離氨基酸含量降解前后差別明顯，降解后游離氨基酸含量明顯增加，其中芝麻餅5降解后游離氨基酸含量最高，表明芝麻餅的粗蛋白能被菌株LQ降解。

由圖4b可知，5種芝麻餅的游離氨基酸的轉(zhuǎn)化率隨殘油量的降低呈上升趨勢(shì)，芝麻餅中粗蛋白大部分降解為氨基酸，其中降解效果越好，游離氨基酸的含量越多，氨基酸的轉(zhuǎn)化率就越高。餅肥是含氮較高的有機(jī)肥料，其中80%以上的氮素都是以有機(jī)氮的形式存在[13]。而芝麻餅5的游離氨基酸含量最高，可以作為有機(jī)肥料。

2.6芝麻餅降解前后的有機(jī)酸含量和轉(zhuǎn)化率(圖5)

由圖5a可知，降解后5種芝麻餅的有機(jī)酸含量都略有增加，表明菌株LQ不僅具有降解蛋白質(zhì)的能力，還有一定的油脂降解能力。

由圖5b可知，芝麻餅降解后有機(jī)酸的轉(zhuǎn)化率無(wú)明顯差別且很低，說(shuō)明菌株LQ對(duì)油脂的降解能力較低。

2.7討論

對(duì)5種不同殘油量的芝麻餅進(jìn)行成分分析，芝麻餅5的殘油量最低，粗脂肪含量7.76%，粗蛋白含量最高,為36.07%。高效蛋白質(zhì)降解菌株LQ對(duì)芝麻餅5的降解效果最好。芝麻餅殘油量越低，粗蛋白質(zhì)含量相對(duì)越高，可能越有利于菌株的生長(zhǎng)、蛋白酶的合成及粗蛋白的降解，這與顏焱娜[14]對(duì)不同餅粕粗蛋白的降解實(shí)驗(yàn)結(jié)論相似。與婁立起[7]對(duì)芝麻粕發(fā)酵的研究相比，粗蛋白的降解率要低。這與芝麻餅與芝麻粕

圖5　芝麻餅降解前后有機(jī)酸含量(a)和轉(zhuǎn)化率(b)

的營(yíng)養(yǎng)成分含量不同有關(guān)。發(fā)酵后，有機(jī)酸含量均有增加，說(shuō)明菌株LQ不僅具有降解蛋白質(zhì)的能力，還有一定的油脂降解能力。可為芝麻餅蛋白質(zhì)降解和脂肪降解提供參考，并為蛋白質(zhì)和脂肪降解菌的復(fù)合菌發(fā)酵提供參考。

3　結(jié)論

用實(shí)驗(yàn)室前期篩選得到的高效蛋白質(zhì)降解菌株LQ對(duì)不同殘油量的芝麻餅進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，分析了殘油量對(duì)芝麻餅粗蛋白降解的影響。結(jié)果表明，殘油量最低的芝麻餅5的粗蛋白降解效果最好，發(fā)酵所產(chǎn)中性蛋白酶酶活約為567.93 U·mL-1，蛋白質(zhì)降解率約為51.89%，氨基酸轉(zhuǎn)化率為13.27%，有機(jī)酸轉(zhuǎn)化率為0.11%。5種芝麻餅的殘油量不同，發(fā)酵所產(chǎn)蛋白酶酶活以及粗蛋白的降解效果也有差異。芝麻餅殘油量越低，所產(chǎn)中性蛋白酶酶活越高，粗蛋白降解效果越好。

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Effect of Residual Oil Content on Protein Degradation of Sesame Crackers

CHENG Yi，TIAN Yun，YANG Wen-jiao，LI Tong，ZHOU Hai-yan，WU Yong-yao

(CollegeofBioscienceandBiotechnology，HunanAgriculturalUniversity，Changsha410128，China)

AfermentationexperimentofsesamecrackerswithdifferentresidualoilcontentswascarriedoutwithapreliminarilyscreenedcrudeproteindegradingstrainLQ.Theeffectofresidualoilcontentonthedegradationofcrudeproteinofsesamecrackerswasanalyzed.TheresultsshowedthatthestrainLQhadthebestdegradationeffectonsesamecracker5withthelowestresidualoilcontent，inwhichtheproteaseactivitywasabout567.93U·mL-1，proteindegradationratewasabout51.89%，aminoacidconversionratewas13.27%，organicacidconversionratewas0.11%.Withthedecreasingofresidualoilcontentofsesamecrackers，thecrudeproteincontentincreased，theproteaseactivitywascorrespondinglyimproved，andthedegradationeffectofcrudeproteinswasbetter.

sesamecrackers；residualoilcontent；crudeproteindegradation

2016-04-28

程益(1991-)，男，湖南慈利人，碩士研究生，研究方向：生物技術(shù)與工程，E-mail:eshown172@163.com；通訊作者：周海燕，副教授，E-mail:petrelshirley@163.com；吳永堯，教授，E-mail:sws001@163.com。

10.3969/j.issn.1672-5425.2016.09.014

TQ 920.9

A

1672-5425(2016)09-0058-04

程益，田云，楊文蛟，等.芝麻餅殘油量對(duì)其蛋白質(zhì)降解的影響[J].化學(xué)與生物工程，2016，33(9)：58-61.